KR101989527B1

KR101989527B1 - 화상 표시 장치 및 화상 표시 방법

Info

Publication number: KR101989527B1
Application number: KR1020170100484A
Authority: KR
Inventors: 츠토무 이치카와; 히데오 나카야
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2016-09-26
Filing date: 2017-08-08
Publication date: 2019-06-14
Also published as: KR20180034208A; JP2018054680A; JP6836365B2

Abstract

본 발명은 로컬 디밍 기술의 1개의 디밍 블록 내에 고휘도 영역과 저휘도 영역이 혼재해 있어도 콘트라스트비를 개선하는 것이 가능한 화상 표시 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
RGB 화상을 표시하는 전측 LCD 패널과, 상기 전측 LCD 패널의 후방에 배치되고 상기 전측 LCD 패널에 중첩되며 그레이 화상을 표시하는 후측 LCD 패널과, 상기 후측 LCD 패널의 후방에 배치되고 상기 전측 LCD 패널과 상기 후측 LCD 패널에 빛을 조사하며 복수의 블록 각각의 휘도를 조정 가능한 백라이트 유닛과, 입력된 RGB 화상 신호로부터 상기 블록 각각의 휘도를 판정하는 블록 휘도값 판정기와, 상기 블록 휘도값 판정기에서 판정된 상기 블록 각각의 휘도에 따라서, 상기 블록의 휘도를 조정하도록 상기 백라이트 유닛을 구동하는 백라이트 구동 신호 발생기와, 입력된 RGB 화상 신호의 각 픽셀의 서브 픽셀의 휘도 중에서 최대 휘도에 기초하여 각 픽셀마다 제 1 그레이 화상 신호를 생성하고, 상기 블록 휘도값 판정기에서 판정된 상기 블록 각각의 휘도에 기초하여, 상기 제 1 그레이 화상 신호로부터 상기 후측 LCD 패널의 상기 블록에 표시되는 그레이 화상의 휘도 레벨을 제어하는 각 픽셀마다의 제 2 그레이 화상 신호를 생성하는 그레이 화상 데이터 생성기와, 상기 제 1 그레이 화상 신호에 기초하여, 상기 전측 LCD 패널에 표시되는 상기 RGB 화상 신호의 각 서브 픽셀의 휘도 레벨을 조정하는 RGB 화상 데이터 생성기를 구비하는 화상 표시 장치.

Description

화상 표시 장치 및 화상 표시 방법 {Image Display Device And Method Of Displaying Image}

본 발명은, 콘트라스트비를 개선할 수 있는 화상 표시 장치 및 화상 표시 방법에 관한 것이다.

근년, 휘도와 콘트라스트비를 대폭 개선한 HDR(High Dynamic Range) 화상이 제안되고 있다. HDR에 관하여, SMPTE(미국영화티비기술자협회)에 따른 ST2084, 이른바 Dolby Vision 혹은 NHK와 영국 BBC가 주로 개발한 HLG(Hybrid Log Gamma) 방식 등 표준화가 이루어지고 있다. 화상 표시 장치에는, 표준화에 따른 표시 능력이 요구된다.

유기 EL 패널에서는 1,000,000:1 정도의 콘트라스트비가 실현되고 있다. 그러나 액정 디스플레이(LCD)의 경우, 백라이트의 빛이 LCD 패널을 투과함으로써 화상이 표시되므로, 특히 블랙 영역의 계조 특성이 나쁘고 이상적인 휘도에 비해서 밝은 방향으로 휘도가 관측되는 이른바 black floating이라는 현상이 발생한다. 따라서 종래의 LCD 화상 표시 장치에서는 콘트라스트비는, 예를 들면 1,500:1 정도이다.

LCD 화상 표시 장치의 콘트라스트비를 개선하기 위해서, 2장의 LCD 패널을사용한 화상 표시 장치가 제안되고 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조). 이 화상 표시 장치에서는, 후측 LCD 패널(LV: Light Valve)이 그레이 화상을 표시함으로써 백라이트의 투과량을 조정하며 전측 LCD 패널(RGB 패널)이 RGB 화상을 표시함으로써 콘트라스트비의 개선을 도모하고 있다.

특허문헌 1: 일본특허공개공보 2016-118690 호

그러나 LCD 화상 표시 장치에 대해서는, 콘트라스트비를 더욱 개선하는 것이 바람직하다.

예를 들면 백라이트의 로컬 디밍(Local Dimming) 기술을 적용함으로써 어두운 블록에서의 black floating은 대폭 저감된다. 그러나 예를 들면 1개의 디밍 블록 내에 고휘도 영역과 저휘도 영역이 혼재한 경우에는 저휘도 영역에서의 black floating을 방지하는 것은 곤란하다.

그래서 본 발명은, 로컬 디밍 기술을 적용하는 한편 1개의 디밍 블록 내에 고휘도 영역과 저휘도 영역이 혼재해 있어도 콘트라스트비를 개선하는 것이 가능한 화상 표시 장치 및 화상 표시 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하고 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 있어서의 화상 표시 장치는, RGB 화상을 표시하는 전측 LCD 패널과, 상기 전측 LCD 패널의 후방에 배치되고 상기 전측 LCD 패널에 중첩되며 그레이 화상을 표시하는 후측 LCD 패널과, 상기 후측 LCD 패널의 후방에 배치되고 상기 전측 LCD 패널과 상기 후측 LCD 패널에 빛을 조사하며 복수의 블록 각각의 휘도를 조정 가능한 백라이트 유닛과, 입력된 RGB 화상 신호로부터 상기 블록 각각의 휘도를 판정하는 블록 휘도값 판정기와, 상기 블록 휘도값 판정기에서 판정된 상기 블록 각각의 휘도에 따라서, 상기 블록의 휘도를 조정하도록 상기 백라이트 유닛을 구동하는 백라이트 구동 신호 발생기와, 입력된 RGB 화상 신호의 각 픽셀의 서브 픽셀의 휘도 중에서 최대 휘도에 기초하여 각 픽셀마다 제 1 그레이 화상 신호를 생성하고, 상기 블록 휘도값 판정기에서 판정된 상기 블록 각각의 휘도에 기초하여, 상기 제 1 그레이 화상 신호로부터 상기 후측 LCD 패널의 상기 블록에 표시되는 그레이 화상의 휘도 레벨을 제어하는 각 픽셀마다의 제 2 그레이 화상 신호를 생성하는 그레이 화상 데이터 생성기와, 상기 제 1 그레이 화상 신호에 기초하여, 상기 전측 LCD 패널에 표시되는 상기 RGB 화상 신호의 각 서브 픽셀의 휘도 레벨을 조정하는 RGB 화상 데이터 생성기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 블록 휘도값 판정기는, 입력된 RGB 화상 신호의 각 블록 내의 서브 픽셀의 휘도 중에서 최대 휘도를 추출하는 최대값 추출기와, 추출된 최대 휘도로부터 상기 블록의 휘도를 판정하는 적용값 판정기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 그레이 화상 데이터 생성기는, 입력된 RGB 화상 신호를, 각 픽셀마다 각 픽셀의 서브 픽셀의 휘도 중에서 최대 휘도를 대표값으로 한 상기 제 1 그레이 화상 신호로 변환하는 그레이 변환기와, 상기 제 1 그레이 화상 신호를, 상기 제 2 그레이 화상 신호로 변환하는 레벨 변환기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 그레이 화상 데이터 생성기는, 상기 블록 휘도값 판정기에서 판정된 블록의 휘도가 낮을수록 상기 블록에 대응하는 각 픽셀마다의 그레이 화상의 휘도 레벨을 높게 하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 RGB 화상 데이터 생성기는, 상기 그레이 화상 데이터 생성기에서 생성된 상기 제 1 그레이 화상 신호의 휘도가 낮을수록 상기 RGB 화상 신호의 각 서브 픽셀의 휘도 레벨을 높게 하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 RGB 화상 데이터 생성기에서 휘도 레벨이 조정된 상기 RGB 화상 신호의 계조를 상기 전측 LCD 패널의 출력 특성에 적합하도록 보정하는 RGB 계조 변환기를 더욱 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 그레이 화상 데이터 생성기에서 생성된 상기 제 2 그레이 화상 신호의 계조를 상기 후측 LCD 패널의 출력 특성에 적합하도록 보정하는 그레이 계조 변환기를 더욱 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서의 화상 표시 장치는, RGB 화상을 표시하는 전측 LCD 패널과, 상기 전측 LCD 패널의 후방에 배치되고 상기 전측 LCD 패널에 중첩되며 그레이 화상을 표시하는 후측 LCD 패널과, 상기 후측 LCD 패널의 후방에 배치되고 상기 전측 LCD 패널과 상기 후측 LCD 패널에 빛을 조사하며 복수의 블록 각각의 휘도를 조정 가능한 백라이트 유닛과, 입력된 RGB 화상 신호의 각 픽셀의 서브 픽셀의 휘도 중에서 최대 휘도에 기초하여 각 픽셀마다 제 1 그레이 화상 신호를 생성하고, 상기 제 1 그레이 화상 신호로부터 상기 블록 각각의 휘도를 판정하는 블록 휘도값 판정기와, 상기 블록 휘도값 판정기에서 판정된 상기 블록 각각의 휘도에 따라서, 상기 블록의 휘도를 조정하도록 상기 백라이트 유닛을 구동하는 백라이트 구동 신호 발생기와, 상기 블록 휘도값 판정기에서 판정된 상기 블록 각각의 휘도에 기초하여, 상기 제 1 그레이 화상 신호로부터 상기 후측 LCD 패널의 상기 블록에 표시되는 그레이 화상의 휘도 레벨을 제어하는 각 픽셀마다의 제 2 그레이 화상 신호를 생성하는 그레이 화상 데이터 생성기와, 상기 제 1 그레이 화상 신호에 기초하여, 상기 전측 LCD 패널에 표시되는 상기 RGB 화상 신호의 각 서브 픽셀의 휘도 레벨을 조정하는 RGB 화상 데이터 생성기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 블록 휘도값 판정기는, 입력된 RGB 화상 신호를, 각 픽셀마다 각 픽셀의 서브 픽셀의 휘도 중에서 최대 휘도를 대표값으로 한 상기 제 1 그레이 화상 신호로 변환하는 그레이 변환기와, 상기 제 1 그레이 화상 신호의 각 블록 내의 픽셀의 휘도 중에서 최대 휘도를 추출하는 최대값 추출기와, 추출된 최대 휘도로부터 상기 블록의 휘도를 판정하는 적용값 판정기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 그레이 화상 데이터 생성기는, 상기 제 1 그레이 화상 신호를, 상기 제 2 그레이 화상 신호로 변환하는 레벨 변환기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 RGB 화상 데이터 생성기의 후단에 지연 회로를 더욱 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 RGB 화상 데이터 생성기의 전단에 지연 회로를 더욱 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서의 화상 표시 방법은, RGB 화상을 표시하는 전측 LCD 패널과, 상기 전측 LCD 패널의 후방에 배치되고 상기 전측 LCD 패널에 중첩되며 그레이 화상을 표시하는 후측 LCD 패널과, 상기 후측 LCD 패널의 후방에 배치되고 상기 전측 LCD 패널과 상기 후측 LCD 패널에 빛을 조사하며, 복수의 블록 각각의 휘도를 조정 가능한 백라이트 유닛을 구비하는 화상 표시 장치에 있어서 실행되는 화상 표시 방법으로서, 입력된 RGB 화상 신호로부터 상기 블록 각각의 휘도를 판정하는 단계와, 판정된 상기 블록 각각의 휘도에 따라서, 상기 블록의 휘도를 조정하도록 상기 백라이트 유닛을 구동하는 단계와, 입력된 RGB 화상 신호의 각 픽셀의 서브 픽셀의 휘도 중에서 최대 휘도에 기초하여 각 픽셀마다 제 1 그레이 화상 신호를 생성하는 단계와, 판정된 상기 블록 각각의 휘도에 기초하여, 상기 제 1 그레이 화상 신호로부터 상기 후측 LCD 패널의 상기 블록에 표시되는 그레이 화상의 휘도 레벨을 제어하는 각 픽셀마다의 제 2 그레이 화상 신호를 생성하는 단계와, 상기 제 1 그레이 화상 신호에 기초하여, 상기 전측 LCD 패널에 표시되는 상기 RGB 화상 신호의 각 서브 픽셀의 휘도 레벨을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는, RGB 화상을 표시하는 전측 LCD 패널과 그레이 화상을 표시하는 후측 LCD 패널을 구비하는 화상 표시 장치에 로컬 디밍 기술을 적용하고, RGB 화상으로부터 생성한 그레이 화상에 기초하여 RGB 화상의 각 서브 픽셀의 휘도 레벨을 조정하는 한편 각 블록의 휘도에 기초하여, 후측 LCD 패널에 표시되는 그레이 화상의 휘도 레벨을 제어하는 그레이 화상 신호를 생성한다. 이로써 1개의 디밍 블록 내에 고휘도 영역과 저휘도 영역이 혼재해 있어도 black floating을 방지하고, 콘트라스트비를 개선하는 것이 가능하다.

도 1은 제 1 실시형태에 따른 화상 표시 장치의 개략 측면도이다.
도 2는 도 1의 화상 표시 장치의 LED 배치를 도시한 백라이트 유닛의 개략 평면도이다.
도 3은 도 1의 화상 표시 장치에 있어서의 블록과 픽셀과 서브 픽셀의 관계를 도시한 개략도이다.
도 4는 제 1 실시형태에 따른 화상 표시 장치의 신호 처리부를 도시한 블록도이다.
도 5는 1장의 LCD 패널을 구비한 화상 표시 장치에 로컬 디밍 기술을 적용한 표시 화상의 외관을 모의한 화상의 예를 도시한 도면이다.
도 6은 제 1 실시형태에 따른 화상 표시 장치에 로컬 디밍 기술을 적용한 표시 화상의 외관을 모의한 화상의 예를 도시한 예이다.
도 7은 도 6의 화상에 대한 각 디밍 블록에서의 BLum/BLumMax의 분포를 도시한 도면이다.
도 8은 제 2 실시형태에 따른 화상 표시 장치의 신호 처리부를 도시한 블록도이다.
도 9는 제 3 실시형태에 따른 화상 표시 장치의 신호 처리부를 도시한 블록도이다.

이상 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 화상 표시 장치 및 화상 표시 방법을 실시하기 위한 형태에 대하여 도면에 기초하여 설명한다.

본원 발명의 목적, 장점 및 신규 특징은, 첨부한 도면과 관련된 이하의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해진다. 다른 도면에 있어서, 동일하거나 기능적으로 유사한 요소를 도시하기 위해서 동일한 참조 부호가 사용된다. 도면은 개략적으로 도시하고 있고, 도면의 축척은 정확하지 않은 것을 이해하기 바란다.

<제 1 실시형태>

제 1 실시형태에 대하여 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은, 제 1 실시형태에 따른 화상 표시 장치의 개략 측면도이다. 도 2는, 도 1의 화상 표시 장치의 LED 배치를 도시한 백라이트 유닛의 개략 평면도이다. 도 1에 도시한 것과 같이 화상 표시 장치(1)는, 전측 LCD 패널(RGB 패널, 2)과 후측 LCD 패널(LV 패널, 3)과 백라이트 유닛(4)을 구비하고 있다.

전측 LCD 패널(2)은 RGB 화상을 표시한다. 전측 LCD 패널(2)은 컬러 필터 기판(20), TFT 기판(22), 편광 필름(24), 편광 필름(26) 및 구동 IC(28)를 구비한다. 도시하지 않지만, 컬러 필터 기판(20)과 TFT 기판(22) 사이에는 액정이 배치되어 있다. 컬러 필터 기판(20)은 블랙 매트릭스 및 R, G, B 컬러 필터를 가지고, 더욱이 공통 전극을 가진다. TFT 기판(22)은, TFT(Thin Film Transistor) 및 전극을 가진다. 편광 필름(24)은 컬러 필터 기판(20)의 전면에 배치되고, 편광 필름(26)은 TFT 기판(22)의 후면에 배치되어 있다. 구동 IC(28)는 TFT 기판(22)에 실장되어 있고, 구동 IC(28)에 입력되는 RGB 화상 신호를 따라서, 전측 LCD 패널(2)의 액정의 투과 상태를 서브 픽셀(부화소)마다 제어한다.

후측 LCD 패널(3)은, 전측 LCD 패널(2)의 후방에 배치되고 전측 LCD 패널(2)에 중첩되며 그레이 화상(LV 화상)을 표시한다. 후측 LCD 패널(3)은 유리 기판(30), TFT 기판(32), 편광 필름(34) 및 구동 IC(36)를 구비한다. 유리 기판(30)은, 전측 LCD 패널(2)에 있어서의 컬러 필터 기판(20)에 대응하고 공통 전극을 갖지만, 컬러 필터 기판(20)과는 달리 컬러 필터를 가지지 않는다. 이것은 후측 LCD 패널(3)이 LV 화상, 즉 white부터 black까지의 명암으로만 표현된, 그레이 스케일 화상을 표시하기 때문이다. 도시하지 않지만 유리 기판(30)과 TFT 기판(32) 사이에는 액정이 배치되어 있다. TFT 기판(32)은, TFT 및 전극을 가진다. 편광 필름(34)은 TFT 기판(32)의 후면에 배치되어 있다. 구동 IC(36)는 TFT 기판(32)에 실장되어 있고, 구동 IC(36)에 입력되는 그레이 화상 신호를 따라서 후측 LCD 패널(3)의 액정의 투과 상태를 제어한다. 전측 LCD 패널(2)과 후측 LCD 패널(3)은, 편광 필름(26)과 유리 기판(30) 사이에 배치된 접합층(38)에 의해 접합되어 있다.

백라이트 유닛(4)은, 후측 LCD 패널(3)의 후방에 배치되고, 전측 LCD 패널(2)과 후측 LCD 패널(3)에 빛을 조사한다. 백라이트 유닛(4)은 직하형이고, 기판(40), 기판(40)에 장착된 복수의 평판상 LED(Light Emitting Diode, 42) 및 기판(40)과 협동하여 LED(42)를 포위하는 측벽(44)을 구비한다. LED(42)는, 후측 LCD 패널(3)로부터 소망하는 거리를 떨어져서 설치되어 있다. LED(42)의 발광은, LED 구동부(46)에 의해 제어된다. LED 구동부(46)는 회로로서, 예를 들면 기판(40)에 실장해도 되고 기판(40)과는 다른 기판에 실장해도 된다.

도 2에 도시한 것과 같이, LED(42)는 직사각형 형상으로 가정하여 도시했고, LED(42) 사이의 간극이 격자상이 되도록 서로 이간되어 배치되어 있다. 단 LED(42)의 형상, 수 및 배치는 도시된 것에 한정되지 않는다. 예를 들면 LED(42)의 형상은 원형이어도 된다.

백라이트 유닛(4)은, 로컬 디밍을 수행할 수 있도록 복수의 블록 각각의 휘도를 조정 가능하다. 복수의 LED(42)는, 로컬 디밍의 복수의 디밍 블록에 각각 대응한다. 즉 1개의 LED(42)가 1개의 디밍 블록에 대응한다. LED 구동부(46)는, 복수의 LED(42)를 독립적으로 발광시키고, 복수의 LED(42)의 휘도를 독립적으로 조정한다. 도시하지 않지만 백라이트 유닛(4)에는, 공지된 격벽 및 공지된 플래터(flatter)가 설치되어 있다. LED(42)의 발광을 제어함으로써, 그 LED(42)에 대응하는 디밍 블록의 휘도를 조정할 수 있다.

단 백라이트 유닛(4)은 도시한 직하형에 한정되지 않고, 예를 들면 엣지 라이트형이라도 복수의 블록 각각의 휘도를 조정 가능한 로컬 디밍을 수행할 수 있는 것이라면 본 발명에 사용할 수 있다.

도 3은 화상 표시 장치에 있어서의 블록과 픽셀과 서브 픽셀의 관계를 도시한다. 상기와 같이 백라이트 유닛(4)의 1개 LED(42)는, 1개의 디밍 블록(BL)에 대응한다. 1개의 디밍 블록(BL)에는 다수의 픽셀(PX)이 포함된다. 후측 LCD 패널(3)에서는, 그레이 화상의 각 픽셀(PX)의 휘도를 조정할 수 있다. 전측 LCD 패널(2)에서는, RGB 삼색의 각 서브 픽셀(SP)의 휘도를 조정할 수 있다. 본 명세서에서 패널(2, 3)에 관하여 설명하는 휘도란, 패널(2, 3)에 있어서의 투과율을 의미한다.

<신호 처리부>

도 4는, 제 1 실시형태에 따른 화상 표시 장치(1)의 신호 처리부를 도시한 블록도이다. 신호 처리부(5)는, 화상 표시 장치(1)의 전측 LCD 패널(2)의 구동 IC(28), 후측 LCD 패널(3)의 구동 IC(36) 및 백라이트 유닛(4)의 LED 구동부(46)에 공급되는 각 신호를 생성한다. 구체적으로는, 신호 처리부(5)는, EOTF(Electro-Optical Transfer Function)를 거쳐서 휘도와 선형 관계에 있는 RGB 화상 신호(R, G, B)에 기초하여, RGB 패널(2)용 신호, LV 패널(3)용 신호 및 LED 구동부(46)용 신호를 작성한다.

신호 처리부(5)는 블록 휘도값 판정기(50), 지연 회로(51), LV 화상 데이터 생성기(그레이 화상 데이터 생성기, 52), 엣지 홀드 회로(53), 그레이 계조 변환기(54), RGB 화상 데이터 생성기(55), 지연 회로(56), RGB 계조 변환기(57), 지연 회로(58) 및 LED 구동 신호 발생기(백라이트 구동 신호 발생기, 59)를 구비하고 있다.

블록 휘도값 판정기(50)는, RGB 화상 신호(R, G, B)에 기초하여, 로컬 디밍을 수행하는 각 디밍 블록(화소 블록)마다 휘도값 판정을 수행한다. 예를 들면 화상 표시 장치에 있어서 로컬 디밍을 수행하는 디밍 블록의 수는, 수십 블록 내지 수백 블록으로 구성되고, 1블록당 수천 픽셀이다. 블록 휘도값 판정기(50)는, 최대값 추출기(60) 및 적용값 판정기(61)를 구비하고 있다.

최대값 추출기(60)는, 로컬 디밍을 수행하는 각 디밍 블록마다, 디밍 블록 내의 전체 RGB 화상 신호(R, G, B)의 서브 픽셀값(휘도)의 3개의 값 중에서 디밍 블록에 있어서의 휘도의 최대값(BLmax)을 추출한다. 블록의 최대값(BLmax)을 추출하는 구체적인 방법은 이하에 설명한다.

로컬 디밍에 의해 기판(40)의 각 LED(42)가 제어 가능한 휘도값이 Lj(=L1, L2, …, Ln)이고, RGB 화상 신호가 12비트(4096) 계조인 경우를 생각한다. 그리고 n=4로, 기판(40)의 각 LED(42)의 휘도값이 4단계로 제어 가능한 경우, 각 단계에 있어서의 LED와 휘도값의 관계는 다음과 같이 된다.

L1 = 1023

L2 = 2047

L3 = 3071

L4 = 4095

예를 들면 디밍 블록 중 전체 RGB 화상 신호(R, G, B)의 서브 픽셀값의 3개의 값 중에서 가장 높은 휘도가 R(적)이고 1020인 경우, 그 디밍 블록의 최대값(BLmax)은 1020이 된다. 마찬가지로 디밍 블록 중 전체 RGB 화상 신호(R, G, B)의 서브 픽셀값의 3개의 값 중에서 가장 높은 휘도가 B(청)이고 3000인 경우, 그 디밍 블록의 최대값(BLmax)은 3000이 된다.

적용값 판정기(61)는, 최대값(BLmax)으로부터 디밍 블록에 있어서의 블록 휘도값(BLum)을 판정한다. 구체적으로는, 디밍 블록의 최대값(BLmax)에 대해서 BLmax ≤ Lj가 되는 최소 Lj를 블록 휘도값(BLum)으로 판정한다. 전술한 예에서는, Lj는 L1(1023), L2(2047), L3(3071), L4(4095)의 4개가 된다.

그리고 디밍 블록의 최대값(BLmax)이 1020인 경우, 블록 휘도값(BLum)은 L3(1023)로 판정된다. 또한 디밍 블록의 최대값(BLmax)이 3000인 경우, 블록 휘도값(BLum)은 L3(3071)로 판정된다.

지연 회로(51)는, RGB 화상 신호(R, G, B)에 대해서 지연 1을 발생시킨다. 지연 1의 목적은, 블록 휘도값 판정기(50)에 있어서의 블록 휘도값(BLum)의 판정 처리 지연분을 보상하는 것이다. 지연 1에 의해, LV 화상 데이터 생성기(52)의 후술하는 레벨 변환기(63)에 있어서, 그레이 화상 신호(W)와 블록 휘도값(BLum)의 타이밍을 맞추는 것이 가능해진다. 또한 지연 1이 걸린 후의 RGB 화상 신호를 RGB 화상 신호(R1, G1, B1)로 한다.

LV 화상 데이터 생성기(52)는, RGB 화상 신호(R1, G1, B1)로부터 그레이 화상 신호(W 및 W1)를 생성한다. LV 화상 데이터 생성기(52)는, 그레이 변환기(62) 및 레벨 변환기(63)를 구비하고 있다.

그레이 변환기(62)는, 지연 회로(51)로부터 RGB 화상 신호(R1, G1, B1)를 수신하고, 수신한 RGB 화상 신호(R1, G1, B1)를 각 픽셀(각 화소)마다, RGB 화상 신호(R1, G1, B1)의 서브 픽셀값(휘도)의 3개의 값 중에서 최대값을 대표값으로 한 그레이 화상 신호(W)로 변환한다.

레벨 변환기(63)는, 그 픽셀(화소) 위치를 포함한 디밍 블록에 있어서의 블록 휘도값(BLum)을 이용하여, 그레이 화상 신호(W)를 그레이 화상 신호(W1)로 변환한다. 구체적인 변환식을 이하와 같다.

W1 = (Ln/BLum) * W

그레이 화상 신호(W1)는, LV 패널(3)의 상기 디밍 블록에 표시되는 그레이 화상의 휘도 레벨을 제어하는 신호이다. 레벨 변환기(63)는, 블록 휘도값 판정기(50)에서 판정된 각 디밍 블록의 휘도가 낮을수록 그 디밍 블록에 속하는 픽셀의 그레이 화상 신호의 휘도 레벨을 높게 한다. 또한 상기 식의 Ln은, n=4이고 12비트(4096) 계조인 경우, L4=4095가 된다.

엣지 홀드 회로(53)는, 그레이 화상 신호(W1)에 대해서 시야각 보정(국소적 엣지 홀드 처리)을 수행하고, 그레이 화상 신호(W1)로부터 그레이 화상 신호(W2)를 생성한다. 2장의 LCD 패널(2, 3)에 대해서, 정면으로부터 봤을 때는 문제없지만, 대각 방향으로부터 봤을 때는 패널 두께에 기인하여, RGB 패널(2)의 표시 화상과 LV 패널(3)의 표시 화상의 위치가 각도에 따라서 어긋남으로써, 이중상(double image)과 색어긋남이 보이는 문제가 있다. 이 문제를 해결하기 위해서, 엣지 홀드 회로(53)는, 그레이 화상에 대해서 시야각 보정을 실시하는 역할을 하고 있다.

그레이 계조 변환기(54)는, 그레이 화상 신호(W2)에 대해서, LV 패널(3)의 특성에 맞춘 적절한 OETF(Optical-Electro Transfer)를 수행하여, 그레이 화상 신호(W2)를 그레이 화상 신호(W3)로 변환한다. 그리고 그레이 화상 신호(W3)가 LV 패널(3)의 구동 IC(36)에 공급된다.

RGB 화상 데이터 생성기(55)는, LV 화상 데이터 생성기(52)의 그레이 변환기(62)로부터 수신한 그레이 화상 신호(W)를 이용하여, RGB 화상 신호(R1, G1, B1)로부터 RGB 화상 신호(R2, G2, B2)를 생성한다. 구체적인 생성식은 이하와 같다.

R2 = (Ln/W) * R1

G2 = (Ln/W) * G1

B2 = (Ln/W) * B1

RGB 화상 신호(R2, G2, B2)는, RGB 패널(2)에 표시되는 RGB 화상의 각 화소에 있어서의 각 서브 픽셀의 휘도 레벨을 제어하는 신호이다. RGB 화상 데이터 생성기(55)는, 그레이 변환기(62)에서 변환된 그레이 화상 신호(W)의 휘도가 낮을수록 그 화소에 속하는 서브 픽셀의 RGB 화상 신호의 휘도 레벨을 높게 한다. 어느 디밍 블록이 저휘도 영역 내에 있는 경우, 그 블록의 휘도가 낮은 것 및 RGB 서브 픽셀이 LCD 패널에 있어서 black floating이 발생하기 어려운 높은 휘도 레벨인 것에 의해, 어둡게 바래서 계조 특성이 뛰어난 저휘도 영역을 표시할 수 있다. 또한 상기 식의 Ln은, n=4이고 12비트(4096) 계조인 경우, L4=4095가 된다.

지연 회로(56)는, RGB 화상 신호(R2, G2, B2)에 대해서 지연 2를 발생시킨다. 지연 2의 목적은, LV 화상 데이터 생성기(52)의 레벨 변환기(63)에 있어서의 그레이 화상 신호(W1)로의 변환 처리 지연분 및 엣지 홀드 회로(53)에 있어서의 시야각 보정 처리 지연분을 보상하는 것이다. 지연 2에 의해, RGB 패널(2)에 공급되는 RGB 화상 신호와, LV 패널(3)에 공급되는 그레이 화상 신호(W3)의 타이밍을 맞추는 것이 가능해진다. 또한 지연 2가 걸린 후의 RGB 화상 신호를 RGB 화상 신호(R3, G3, B3)로 한다.

RGB 계조 변환기(57)는, RGB 화상 신호(R3, G3, B3)에 대해서, RGB 패널(2)의 특성에 맞춘 적절한 OETF(Optical-Electro Transfer)를 수행하여, RGB 화상 신호(R4, G4, B4)로 변환한다. 그리고 RGB 화상 신호(R4, G4, B4)가 RGB 패널(2)의 구동 IC(28)에 공급된다.

또한 본 실시형태에서는, 지연 회로(56) 뒤에 RGB 계조 변환기(57)를 배치하고 있지만, 최종적으로 RGB 화상 신호(R4, G4, B4)와 그레이 화상 신호(W3)의 타이밍을 맞출 수 있으면 되므로, RGB 계조 변환기(57) 뒤에 지연 회로(56)를 배치해도 된다. 즉, RGB 계조 변환기(57)에서 RGB 화상 신호에 대해서 OETF를 수행한 후 지연 2를 발생시켜도 된다.

지연 회로(58)는, 블록 휘도값(BLum)에 대해서 지연 3을 발생시킨다. 지연 3의 목적은, RGB 패널(2)에 공급되는 RGB 화상 신호의 처리에 의한 지연분 및 LV 패널(3)에 공급되는 그레이 화상 신호의 처리에 의한 지연분을 보상하는 것이다. 지연 3에 의해, RGB 패널(2)에 공급되는 RGB 화상 신호(R4, G4, B4)와, LV 패널(3)에 공급되는 그레이 화상 신호(W3)와, LED 구동부(46)에 공급되는 LED 구동 신호(BD)의 타이밍을 맞추는 것이 가능해진다. 또한 지연 3이 걸린 후의 블록 휘도값을 블록 휘도값(BLum1)으로 한다.

LED 구동 신호 발생기(59)는, 블록 휘도값(BLum1, 즉 블록 휘도값 판정기(50)에서 판정된 디밍 블록 각각의 휘도)에 따라서, 상기 디밍 블록의 휘도를 조정하도록 백라이트 유닛(4)을 구동하는 LED 구동 신호(BD)를 생성한다. 본 실시형태에서는, PWM(Pulse Width Modulation) 방식에 의해 LED 조광을 수행하고 있다. 따라서 LED 구동 신호(BD)는, 조광 휘도에 따라서 듀티비를 변화시킨 일정한 진폭의 펄스 신호이다. 그리고 LED 구동 신호(BD)가, 백라이트 유닛(4)의 LED 구동부(46)에 공급된다.

또한 본 실시형태에서는, PWM 방식에 의해 LED의 조광을 수행하고 있지만, 전류 제어 방식 등에 의해 LED의 조광을 수행해도 된다. 그 경우, LED 구동 신호(BD)의 신호도 LED의 조광 방식에 대응한 신호가 된다.

또한 본 실시형태에서는, 지연 회로(58) 뒤에 LED 구동 신호 발생기(59)를 배치하고 있지만, 최종적으로 RGB 화상 신호(R4, G4, B4)와 그레이 화상 신호(W3)와 LED 구동 신호(BD)의 타이밍을 맞출 수 있으면 되므로, LED 구동 신호 발생기(59) 뒤에 지연 회로(58)를 배치해도 된다. 즉, LED 구동 신호 발생기(59)에서 LED 구동 신호(BD)를 생성한 후 지연 3을 발생시켜도 된다.

또한 실제 신호 처리부에는, 상술한 지연 회로(51), 지연 회로(56) 및 지연 회로(58) 이외에도 몇 개의 지연 회로가 사용되고 있지만 여기에서의 설명은 생략한다.

이상 설명한 것과 같이 제 1 실시형태에 있어서는, RGB 화상을 표시하는 전측 LCD 패널(2)과 그레이 화상을 표시하는 후측 LCD 패널(3)을 구비하는 화상 표시 장치에 로컬 디밍 기술을 적용하고, RGB 화상으로부터 생성한 그레이 화상에 기초하여 RGB 화상의 각 서브 픽셀의 휘도 레벨을 조정하는 한편 각 디밍 블록의 휘도에 기초하여, 후측 LCD 패널(3)의 상기 디밍 블록에 표시되는 그레이 화상의 휘도 레벨을 제어하는 그레이 화상 신호를 생성한다. 이로써 1개의 디밍 블록 내에 고휘도 영역과 저휘도 영역이 혼재해 있어도 black floating을 방지하고, 콘트라스트비를 개선하는 것이 가능하다.

도 5는, 1장의 LCD 패널을 구비한 화상 표시 장치에, 로컬 디밍 기술을 적용한 표시 화상의 외관을 모의한 화상 예를 도시한다. 도 6은, 제 1 실시형태에 따른 화상 표시 장치에, 로컬 디밍 기술을 적용한 표시 화상의 외관을 모의한 화상 예를 도시한다. 참고를 위해, 도 6의 화상에 대한 각 디밍 블록에서의 BLum/BLumMax의 분포를 도 7에 도시한다. 이들 도면의 정방형 칸은, 디밍 블록에 대응한다. BLum은 상기대로 블록 휘도값이고, BLumMax는 최대 BLum이다.

도 5와 도 6의 대비에 의하면, 도 5에서는 특히 중앙 및 상방 디밍 블록의 휘도가 높은데 비해서, 도 6에서는 이들 디밍 블록의 휘도가 제어된다. 또한 특히 태양을 표시하는 중앙의 디밍 블록에 대해서는, 도 5에서는 고휘도 영역에 영향을 받아서 저휘도 영역의 휘도가 높아지는 black floating이 관찰되는데 비해서, 도 6에서는 black floating이 방지되어 있고, 콘트라스트비가 개선되어 있다.

제 1 실시형태에 따르면, HDR 화상을 표시 가능한 화상 표시 장치에 있어서, 최대 휘도 10,000nits, 콘트라스트비 2,000,000:1이 실현되고, 1개의 디밍 블록 내에 고휘도 영역과 저휘도 영역이 혼재해 있어도 black floating이 방지된다.

또한 2장의 LCD 패널(2, 3)을 이용하여 콘트라스트비를 대폭 향상시킨 화상 표시 장치를 HDR용 화상 표시 장치에 적용하는 경우, 패널 전체의 빛의 투과율은, 패널 1장의 화상 표시 장치의 투과율보다 저하되기 때문에 패널 1장의 경우와 동일한 표시 휘도를 얻기 위해서는, 백라이트 유닛의 휘도를 보다 높게 할 필요가 있다. 이 경우에는, 백라이트 유닛에 있어서의 막대한 전력 소비 및 그 발열에 수반되는 냉각 기구의 설치가 문제가 될 수 있다.

그러나 제 1 실시형태에 따르면, 로컬 디밍 기술을 적용함으로써, 백라이트 유닛(4)에서는 필요한 디밍 블록에 대응하는 LED(42)를 적절한 휘도로 발광시킴으로써, 로컬 디밍 기술을 적용하지 않은 백라이트 유닛에 비교해서, 소비 전력을 대폭 저감할 수 있고, 나아가서는 대규모의 냉각 기구를 필요로 하지 않는다. 따라서 로컬 디밍 기술을 적용하지 않은 백라이트 유닛에 비교해서, 제 1 실시형태에 따른 백라이트 유닛(4)의 비용을 삭감할 수 있다. 예를 들면 도 6의 표시 화상을 실현하는 경우, 제 1 실시형태에 따른 백라이트 유닛(4)의 소비 전력은, 로컬 디밍 기술을 적용하지 않은 백라이트 유닛의 약 1/3이다.

<제 2 실시형태>

다음으로 본 발명에 따른 화상 표시 장치의 제 2 실시형태에 대하여 설명한다. 또한 이상에 설명하는 제 2 실시형태에 있어서는, 제 1 실시형태와 공통된 구성에 대해서는 도면 중에 동일 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다. 제 2 실시형태에서는, 제 1 실시형태와 비교해서 신호 처리부의 구성이 다르다.

화상 표시 장치(1)는, 전측 LCD 패널(RGB 패널, 2)과 후측 LCD 패널(LV 패널, 3)과 백라이트 유닛(4)과 신호 처리부(6)를 구비하고 있다. 전측 LCD 패널(2)은, 컬러 필터 기판(20), TFT 기판(22), 편광 필름(24), 편광 필름(26) 및 구동 IC(28)를 구비하고 있다. 후측 LCD 패널(3)은, 유리 기판(30), TFT 기판(32), 편광 필름(34) 및 구동 IC(36)를 구비하고 있다. 백라이트 유닛(4)은 기판(40), LED(42), 측벽(44) 및 LED 구동부(46)를 구비하고 있다.

도 8은, 제 2 실시형태에 따른 신호 처리부(6)의 블록도이다. 신호 처리부(6)는, 화상 표시 장치(1)의 전측 LCD 패널(2)의 구동 IC(28), 후측 LCD 패널(3)의 구동 IC(36) 및 백라이트 유닛(4)의 LED 구동부(46)에 공급되는 각 신호를 생성한다. 신호 처리부(6)는, 블록 휘도값 판정기(64), 지연 회로(65), 지연 회로(51), LV 화상 데이터 생성기(그레이 화상 데이터 생성기, 66), 엣지 홀드 회로(53), 그레이 계조 변환기(54), RGB 화상 데이터 생성기(55), 지연 회로(56), RGB 계조 변환기(57), 지연 회로(58) 및 LED 구동 신호 발생기(백라이트 구동 신호 발생기, 59)를 구비하고 있다.

블록 휘도값 판정기(64)는, 화상 데이터(R, G, B)를, 각 픽셀(각 화소)마다 그레이 화상 신호로 변환하는 한편 로컬 디밍을 수행하는 각 디밍 블록(화소 블록)마다 휘도값 판정을 수행한다. 블록 휘도값 판정기(64)는 그레이 변환기(67), 최대값 추출기(68) 및 적용값 판정기(61)를 구비하고 있다.

그레이 변환기(67)는 RGB 화상 신호(R, G, B)를 각 픽셀마다, RGB 화상 신호(R, G, B)의 서브 픽셀값(휘도)의 3개의 값 중에서 최대값을 대표값으로 한 그레이 화상 신호(W)로 변환한다.

최대값 추출기(68)는, 로컬 디밍을 수행하는 각 디밍 블록마다, 디밍 블록 내의 그레이 화상 신호(W)의 전체 화소값 중에서 디밍 블록에 있어서의 휘도의 최대값(BLmax)을 추출한다. 블록의 최대값(BLmax)을 추출하는 구체적인 방법은 이하에 설명한다.

L1 = 1023

L2 = 2047

L3 = 3071

L4 = 4095

제 1 실시형태에서, 최대값 추출기에 의한 디밍 블록마다의 최대값(BLmax) 추출은, 디밍 블록 내의 전체 RGB 화상 신호(R, G, B)의 서브 픽셀값(휘도)의 3개의 값 중에서 디밍 블록에 있어서의 최대값(BLmax)을 추출함으로써 수행하고 있다.

이에 비해서, 처음에 각 픽셀에 대하여 RGB 화상 신호(R, G, B)의 서브 픽셀값마다 휘도의 최대값을 추출하고, 다음으로, 추출된 R, G, B 서브 픽셀값의 휘도의 최대값으로부터 디밍 블록에 있어서의 최대값(BLmax)을 추출해도 동일한 결과를 얻는 것이 가능하다. 그 경우, 각 픽셀마다 RGB 화상 신호(R, G, B)의 서브 픽셀값으로부터 추출한 최대값인 휘도는, 생성 타이밍은 다르지만 그레이 화상 신호(W)와 동등해진다.

따라서 제 2 실시형태에서는, 블록 휘도값 판정기(64) 내부에 그레이 변환기(67)를 구성하여, RGB 화상 신호(R, G, B)를 그레이 화상 신호(W)로 변환하고, 그레이 화상 신호(W)로부터 블록 최대값(BLmax)을 추출하여 블록 휘도값(BLum)을 판정하고 있다.

지연 회로(65)는, 그레이 화상 신호(W)에 대해서 지연 4를 발생시킨다. 지연 4의 목적은, 블록 휘도값 판정기(64)의 그레이 변환기(67)에 있어서 그레이 화상 신호(W)로의 변환 처리의 지연분을 보상하는 것이다. 지연 4에 의해, LV 화상 데이터 생성기(66)의 레벨 변환기(63)에 있어서, 그레이 화상 신호와 블록 휘도값(BLum)의 타이밍을 맞추는 것이 가능해지고, 또한 RGB 화상 데이터 생성기(55)에 있어서, 그레이 화상 신호와 화상 데이터(R1, G1, B1)의 타이밍을 맞추는 것이 가능해진다. 또한 지연 4가 걸린 후의 그레이 화상 신호를 그레이 화상 신호(W0)로 한다.

지연 회로(51)는, 화상 데이터(R, G, B)에 대해서 지연 1을 발생시킨다. 또한 지연 1이 걸린 후의 RGB 화상 신호를 RGB 화상 신호(R1, G1, B1)로 한다.

LV 화상 데이터 생성기(66)는, 그레이 화상 신호(W0)로부터 그레이 화상 신호(W1)를 생성한다. LV 화상 데이터 생성기(66)는, 레벨 변환기(63)를 구비하고 있다. 또한 블록 휘도값 판정기(64) 부분에서 설명한 것과 같이, LV 화상 데이터 생성기(66)에는 그레이 변환기는 불필요해진다.

레벨 변환기(63)는, 그 픽셀(화소) 위치를 포함한 디밍 블록에 있어서의 블록 휘도값(BLum)을 이용하여, 그레이 화상 신호(W)를 그레이 화상 신호(W1)로 변환한다. 구체적인 변환식은 이하와 같다.

W1 = (Ln/BLum) * W

엣지 홀드 회로(53)는, 그레이 화상 신호(W1)에 대해서 시야각 보정(국소적 엣지 홀드 처리)을 수행하고, 그레이 화상 신호(W1)로부터 그레이 화상 신호(W2)를 생성한다.

RGB 화상 데이터 생성기(55)는, 지연 회로(65)로부터 수신한 그레이 화상 신호(W0)를 이용하여, RGB 화상 신호(R1, G1, B1)로부터 RGB 화상 신호(R2, G2, B2)를 생성한다. 구체적인 생성식은 이하와 같다.

R2 = (Ln/W) * R1

G2 = (Ln/W) * G1

B2 = (Ln/W) * B1

RGB 화상 신호(R2, G2, B2)는, RGB 패널(2)에 표시되는 RGB 화상의 각 화소에 있어서의 각 서브 픽셀의 휘도 레벨을 제어하는 신호이다. RGB 화상 데이터 생성기(55)는, 그레이 변환기(62)에서 변환된 그레이 화상 신호(W)의 휘도가 낮을수록 그 화소에 속하는 서브 픽셀의 RGB 화상 신호의 휘도 레벨을 높게 한다. 또한 상기 식의 Ln은, n=4이고 12비트(4096) 계조인 경우, L4=4095가 된다.

지연 회로(56)는, RGB 화상 신호(R2, G2, B2)에 대해서 지연 2를 발생시킨다. 또한 지연 2가 걸린 후의 RGB 화상 신호를 RGB 화상 신호(R3, G3, B3)로 한다.

지연 회로(58)는, 블록 휘도값(BLum)에 대해서 지연 3을 발생시킨다. 또한 지연 3이 걸린 후의 블록 휘도값을 블록 휘도값(BLum1)으로 한다.

LED 구동 신호 발생기(59)는, 블록 휘도값(BLum1, 즉 블록 휘도값 판정기(64)에서 판정된 디밍 블록 각각의 휘도)에 따라서, 상기 디밍 블록의 휘도를 조정하도록 백라이트 유닛(4)을 구동하는 LED 구동 신호(BD)를 생성한다. 그리고 LED 구동 신호(BD)가, 백라이트 유닛(4)의 LED 구동부(46)에 공급된다.

제 2 실시형태에 따르면, 제 1 실시형태와 비교해서 신호 처리부의 구성이 다르지만 제 1 실시형태와 마찬가지로, HDR 화상을 표시 가능한 화상 표시 장치에 있어서, 최대 휘도 10,000nits, 콘트라스트비 2,000,000:1이 실현되고, 1개의 디밍 블록 내에 고휘도 영역과 저휘도 영역이 혼재해 있어도 black floating이 방지된다.

또한 제 2 실시형태에 따르면, 제 1 실시형태와 비교해서 신호 처리부의 구성이 다르지만 제 1 실시형태와 마찬가지로, 로컬 디밍 기술을 적용함으로써, 백라이트 유닛(4)에서는 필요한 디밍 블록에 대응하는 LED(42)를 적절한 휘도로 발광시킴으로써, 로컬 디밍 기술을 적용하지 않은 백라이트 유닛에 비교해서, 소비 전력을 대폭 저감할 수 있고, 나아가서는 대규모의 냉각 기구를 필요로 하지 않는다. 따라서 로컬 디밍 기술을 적용하지 않은 백라이트 유닛에 비교해서, 제 2 실시형태에 따른 백라이트 유닛(4)의 비용을 삭감할 수 있다. 예를 들면 도 6의 표시 화상을 실현하는 경우, 제 2 실시형태에 따른 백라이트 유닛(4)의 소비 전력은, 로컬 디밍 기술을 적용하지 않은 백라이트 유닛의 약 1/3이다.

<제 3 실시형태>

다음으로 본 발명에 따른 화상 표시 장치의 제 3 실시형태에 대하여 설명한다. 또한 이하에 설명하는 제 3 실시형태에 있어서는, 제 2 실시형태와 공통된 구성에 대해서는 도면 중에 동일 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다. 제 3 실시형태에서는, 제 2 실시형태와 비교해서 신호 처리부의 구성이 다르다.

화상 표시 장치(1)는, 전측 LCD 패널(RGB 패널, 2)과 후측 LCD 패널(LV 패널, 3)과 백라이트 유닛(4)과 신호 처리부(7)를 구비하고 있다. 전측 LCD 패널(2)은, 컬러 필터 기판(20), TFT 기판(22), 편광 필름(24), 편광 필름(26) 및 구동 IC(28)를 구비하고 있다. 후측 LCD 패널(3)은, 유리 기판(30), TFT 기판(32), 편광 필름(34) 및 구동 IC(36)를 구비하고 있다. 백라이트 유닛(4)은 기판(40), LED(42), 측벽(44) 및 LED 구동부(46)를 구비하고 있다.

도 9는, 제 3 실시형태에 따른 신호 처리부(7)의 블록도이다. 신호 처리부(7)는, 화상 표시 장치(1)의 전측 LCD 패널(2)의 구동 IC(28), 후측 LCD 패널(3)의 구동 IC(36) 및 백라이트 유닛(4)의 LED 구동부(46)에 공급되는 각 신호를 생성한다. 신호 처리부(7)는, 블록 휘도값 판정기(64), 지연 회로(65), LV 화상 데이터 생성기(그레이 화상 데이터 생성기, 66), 엣지 홀드 회로(53), 그레이 계조 변환기(54), RGB 화상 데이터 생성기(55), 지연 회로(69), RGB 계조 변환기(57), 지연 회로(58) 및 LED 구동 신호 발생기(백라이트 구동 신호 발생기, 59)를 구비하고 있다.

최대값 추출기(68)는, 로컬 디밍을 수행하는 각 디밍 블록마다, 디밍 블록 내의 그레이 화상 신호(W)의 전체 화소값 중에서 디밍 블록에 있어서의 휘도의 최대값(BLmax)을 추출한다.

적용값 판정기(61)는, 최대값(BLmax)으로부터 디밍 블록에 있어서의 블록 휘도값(BLum)을 판정한다.

지연 회로(65)는, 그레이 화상 신호(W)에 대해서 지연 4를 발생시킨다. 또한 지연 4가 걸린 후의 그레이 화상 신호를 그레이 화상 신호(W0)로 한다.

LV 화상 데이터 생성기(66)는, 그레이 화상 신호(W0)로부터 그레이 화상 신호(W1)를 생성한다. LV 화상 데이터 생성기(66)는, 레벨 변환기(63)를 구비하고 있다.

레벨 변환기(63)는, 그 픽셀(화소) 위치를 포함한 디밍 블록에 있어서의 블록 휘도값(BLum)을 이용하여, 그레이 화상 신호(W)를 그레이 화상 신호(W1)로 변환한다.

RGB 화상 데이터 생성기(55)는, 블록 휘도값 판정기(64)의 그레이 변환기(67)로부터 수신한 그레이 화상 신호(W)를 이용하여, 화상 데이터(R, G, B)로부터 화상 데이터(R1, G1, B1)를 생성한다. 구체적인 생성식은 이하와 같다.

R1 = (Ln/W0) * R

G1 = (Ln/W0) * G

B1 = (Ln/W0) * B

또한 제 2 실시형태에서는, RGB 화상 데이터 생성기(55)는, 지연 회로(65)로부터 수신한 그레이 화상 신호(W0)를 이용하여 화상 데이터(R1, G1, B1)로부터 화상 데이터(R2, G2, B2)를 생성하고 있는데 비해서, 제 3 실시형태에서는, RGB 화상 데이터 생성기(55)는, 블록 휘도값 판정기(64)의 그레이 변환기(67)로부터 수신한 화상 신호(W)를 이용하여 화상 데이터(R, G, B)로부터 화상 데이터(R1, G1, B1)을 생성하고 있다.

지연 회로(69)는, 화상 데이터(R1, G1, B1)에 대해서 지연 5를 발생시킨다. 지연 5의 목적은, 블록 휘도값 판정기(64)에 있어서의 블록 휘도값(BLum)의 판정 처리의 지연분, 레벨 변환기(63)에 있어서의 그레이 화상 신호(W1)로의 변환 처리의 지연분 및 엣지 홀드 회로(53)에 있어서의 시야각 보정 처리의 지연분을 보상하는 것이다. 지연 5에 의해, RGB 패널(2)에 공급되는 화상 데이터와, LV 패널(3)에 공급되는 그레이 화상 신호(W3)의 타이밍을 맞추는 것이 가능해진다. 또한 지연 5가 걸린 후의 화상 데이터를 화상 데이터(R3, G3, B3)로 한다.

또한 제 3 실시형태에서는, 제 2 실시형태에 대해서 지연 회로(51)와 RGB 화상 데이터 생성기(55)의 처리 순서를 바꾸고, 더욱이 제 2 실시형태에 있어서의 지연 회로(51)와 지연 회로(56)를, 지연 회로(69)로서 1개로 합쳤다. 따라서 제 3 실시형태에 있어서의 지연 회로(69)에 의한 지연 시간은, 제 2 실시형태에 있어서의 지연 회로(51)에 의한 지연 시간과 지연 회로(56)에 의한 지연 시간을 합계한 시간과 동일해진다.

LED 구동 신호 발생기(59)는, 블록 휘도값(BLum1, 즉 블록 휘도값 판정기(50)에서 판정된 디밍 블록 각각의 휘도)에 따라서, 상기 디밍 블록의 휘도를 조정하도록 백라이트 유닛(4)을 구동하는 LED 구동 신호(BD)를 생성한다. 그리고 LED 구동 신호(BD)가, 백라이트 유닛(4)의 LED 구동부(46)에 공급된다.

제 3 실시형태에 따르면, 제 2 실시형태와 비교해서 신호 처리부의 지연 회로의 구성이 다르지만 제 1 및 제 2 실시형태와 마찬가지로, HDR 화상을 표시 가능한 화상 표시 장치에 있어서, 최대 휘도 10,000nits, 콘트라스트비 2,000,000:1이 실현되고, 1개의 디밍 블록 내에 고휘도 영역과 저휘도 영역이 혼재해 있어도 black floating이 방지된다.

또한 제 3 실시형태에 따르면, 제 2 실시형태와 비교해서 신호 처리부의 지연 회로의 구성이 다르지만 제 1 및 제 2 실시형태와 마찬가지로, 로컬 디밍 기술을 적용함으로써, 백라이트 유닛(4)에서는 필요한 디밍 블록에 대응하는 LED(42)를 적절한 휘도로 발광시킴으로써, 로컬 디밍 기술을 적용하지 않은 백라이트 유닛에 비교해서, 소비 전력을 대폭 저감할 수 있고, 나아가서는 대규모의 냉각 기구를 필요로 하지 않는다. 따라서 로컬 디밍 기술을 적용하지 않은 백라이트 유닛에 비교해서, 제 3 실시형태에 따른 백라이트 유닛(4)의 비용을 삭감할 수 있다. 예를 들면 도 6의 표시 화상을 실현하는 경우, 제 3 실시형태에 따른 백라이트 유닛(4)의 소비 전력은, 로컬 디밍 기술을 적용하지 않은 백라이트 유닛의 약 1/3이다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 상세히 설명했지만, 당해 기술 분야에 있어서의 통상의 지식을 가지는 자라면 앞으로 다양한 변형 및 균등한 실시형태가 가능하다.

따라서 본 발명의 권리 범위는 여기에 한정되는 것이 아니라, 특허청구의 범위에서 정의되는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 다양한 변형과 개량 형태도 본 발명에 포함된다.

1: 화상 표시 장치 2: 전측 LCD 패널(RGB 패널)
3: 후측 LCD 패널(LV 패널) 4: 백라이트 유닛
5, 6, 7: 신호 처리부 20: 컬러 필터 기판
22: TFT 기판 24, 26: 편광 필름
28: 구동 IC 30: 유리 기판
32: TFT 기판 34: 편광 필름
36: 구동 IC 40: 기판
42: LED 44: 측벽
46: LED 구동부 50, 64: 블록 휘도값 판정기
51, 56, 58, 65, 69: 지연 회로
52, 66: LV 화상 데이터 생성기(그레이 화상 데이터 생성기)
53: 엣지 홀드 회로 54: 그레이 계조 변환기
55: RGB 화상 데이터 생성기 57: RGB 계조 변환기
59: LED 구동 신호 발생기(백라이트 구동 신호 발생기)
60, 68: 최대값 추출기 61: 적용값 판정기
62, 67: 그레이 변환기 63: 레벨 변환기

Claims

RGB 화상을 표시하는 전측 LCD 패널;
상기 전측 LCD 패널의 후방에 배치되고 상기 전측 LCD 패널에 중첩되며 그레이 화상을 표시하는 후측 LCD 패널;
상기 후측 LCD 패널의 후방에 배치되고 상기 전측 LCD 패널과 상기 후측 LCD 패널에 빛을 조사하며 복수의 블록 각각의 휘도를 조정 가능한 백라이트 유닛;
입력된 RGB 화상 신호로부터 상기 블록 각각의 블록 휘도값을 판정하는 블록 휘도값 판정기;
상기 블록 휘도값 판정기에서 판정된 상기 블록 각각의 상기 블록 휘도값에 따라서, 상기 블록의 휘도를 조정하도록 상기 백라이트 유닛을 구동하는 백라이트 구동 신호 발생기;
입력된 RGB 화상 신호의 각 픽셀의 서브 픽셀의 휘도 중에서 최대 휘도에 기초하여 각 픽셀마다 제 1 그레이 화상 신호를 생성하고, 상기 제 1 그레이 화상 신호로부터 상기 블록 휘도값 판정기에서 판정된 상기 블록 각각의 상기 블록 휘도값이 낮을수록 상기 후측 LCD 패널의 상기 블록에 표시되는 그레이 화상의 휘도 레벨을 높게 제어하는 각 픽셀마다의 제 2 그레이 화상 신호를 생성하는 그레이 화상 데이터 생성기; 및
상기 제 1 그레이 화상 신호에 기초하여, 상기 전측 LCD 패널에 표시되는 상기 RGB 화상 신호의 각 서브 픽셀의 휘도 레벨을 조정하는 RGB 화상 데이터 생성기를 구비하는 화상 표시 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 블록 휘도값 판정기는,
입력된 RGB 화상 신호의 각 블록 내의 서브 픽셀의 휘도 중에서 최대 휘도를 추출하는 최대값 추출기와,
추출된 최대 휘도로부터 상기 블록의 상기 블록 휘도값을 판정하는 적용값 판정기를 구비하는 화상 표시 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 그레이 화상 데이터 생성기는,
입력된 RGB 화상 신호를, 각 픽셀마다 각 픽셀의 서브 픽셀의 휘도 중에서 최대 휘도를 대표값으로 한 상기 제 1 그레이 화상 신호로 변환하는 그레이 변환기와,
상기 제 1 그레이 화상 신호를, 상기 제 2 그레이 화상 신호로 변환하는 레벨 변환기를 구비하는 화상 표시 장치.
삭제
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 RGB 화상 데이터 생성기는, 상기 그레이 화상 데이터 생성기에서 생성된 상기 제 1 그레이 화상 신호의 휘도가 낮을수록 상기 RGB 화상 신호의 각 서브 픽셀의 휘도 레벨을 높게 하는 화상 표시 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 RGB 화상 데이터 생성기에서 휘도 레벨이 조정된 상기 RGB 화상 신호의 계조를 상기 전측 LCD 패널의 출력 특성을 고려하여 보정하는 RGB 계조 변환기를 더욱 구비하는 화상 표시 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 그레이 화상 데이터 생성기에서 생성된 상기 제 2 그레이 화상 신호의 계조를 상기 후측 LCD 패널의 출력 특성을 고려하여 보정하는 그레이 계조 변환기를 더욱 구비하는 화상 표시 장치.
RGB 화상을 표시하는 전측 LCD 패널;
상기 전측 LCD 패널의 후방에 배치되고 상기 전측 LCD 패널에 중첩되며 그레이 화상을 표시하는 후측 LCD 패널;
상기 후측 LCD 패널의 후방에 배치되고 상기 전측 LCD 패널과 상기 후측 LCD 패널에 빛을 조사하며 복수의 블록 각각의 휘도를 조정 가능한 백라이트 유닛;
입력된 RGB 화상 신호의 각 픽셀의 서브 픽셀의 휘도 중에서 최대 휘도에 기초하여 각 픽셀마다 제 1 그레이 화상 신호를 생성하고, 상기 제 1 그레이 화상 신호로부터 상기 블록 각각의 블록 휘도값을 판정하는 블록 휘도값 판정기;
상기 블록 휘도값 판정기에서 판정된 상기 블록 각각의 상기 블록 휘도값에 따라서, 상기 블록의 휘도를 조정하도록 상기 백라이트 유닛을 구동하는 백라이트 구동 신호 발생기;
상기 제 1 그레이 화상 신호로부터 상기 블록 휘도값 판정기에서 판정된 상기 블록 각각의 상기 블록 휘도값이 낮을수록 상기 후측 LCD 패널의 상기 블록에 표시되는 그레이 화상의 휘도 레벨을 높게 제어하는 각 픽셀마다의 제 2 그레이 화상 신호를 생성하는 그레이 화상 데이터 생성기;
상기 제 1 그레이 화상 신호에 기초하여, 상기 전측 LCD 패널에 표시되는 상기 RGB 화상 신호의 각 서브 픽셀의 휘도 레벨을 조정하는 RGB 화상 데이터 생성기를 구비하는 화상 표시 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 블록 휘도값 판정기는,
입력된 RGB 화상 신호를, 각 픽셀마다, 각 픽셀의 서브 픽셀의 휘도 중에서 최대 휘도를 대표값으로 한 상기 제 1 그레이 화상 신호로 변환하는 그레이 변환기와,
상기 제 1 그레이 화상 신호의 각 블록 내의 픽셀의 휘도 중에서 최대 휘도를 추출하는 최대값 추출기와,
추출된 최대 휘도로부터 상기 블록의 상기 블록 휘도값을 판정하는 적용값 판정기를 구비하는 화상 표시 장치.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 그레이 화상 데이터 생성기는,
상기 제 1 그레이 화상 신호를, 상기 제 2 그레이 화상 신호로 변환하는 레벨 변환기를 구비하는 화상 표시 장치.
삭제
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 RGB 화상 데이터 생성기는, 상기 그레이 화상 데이터 생성기에서 생성된 상기 제 1 그레이 화상 신호의 휘도가 낮을수록 상기 RGB 화상 신호의 각 서브 픽셀의 휘도 레벨을 높게 하는 화상 표시 장치.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 RGB 화상 데이터 생성기에서 휘도 레벨이 조정된 상기 RGB 화상 신호의 계조를 상기 전측 LCD 패널의 출력 특성을 고려하여 보정하는 RGB 계조 변환기를 더욱 구비하는 화상 표시 장치.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 그레이 화상 데이터 생성기에서 생성된 상기 제 2 그레이 화상 신호의 계조를 상기 후측 LCD 패널의 출력 특성을 고려하여 보정하는 그레이 계조 변환기를 더욱 구비하는 화상 표시 장치.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 RGB 화상 데이터 생성기의 후단에 지연 회로를 더욱 구비하는 화상 표시 장치.
제 15 항에 있어서,
상기 RGB 화상 데이터 생성기의 전단에 지연 회로를 더욱 구비하는 화상 표시 장치.
RGB 화상을 표시하는 전측 LCD 패널과,
상기 전측 LCD 패널의 후방에 배치되고 상기 전측 LCD 패널에 중첩되며 그레이 화상을 표시하는 후측 LCD 패널과,
상기 후측 LCD 패널의 후방에 배치되고 상기 전측 LCD 패널과 상기 후측 LCD 패널에 빛을 조사하며, 복수의 블록 각각의 휘도를 조정 가능한 백라이트 유닛을 구비하는 화상 표시 장치에 있어서 실행되는 화상 표시 방법으로서,
입력된 RGB 화상 신호로부터 상기 블록 각각의 블록 휘도값을 판정하는 단계;
판정된 상기 블록 각각의 상기 블록 휘도값에 따라서, 상기 블록의 휘도를 조정하도록 상기 백라이트 유닛을 구동하는 단계;
입력된 RGB 화상 신호의 각 픽셀의 서브 픽셀의 휘도 중에서 최대 휘도에 기초하여 각 픽셀마다 제 1 그레이 화상 신호를 생성하는 단계;
상기 제 1 그레이 화상 신호로부터 판정된 상기 블록 각각의 상기 블록 휘도값이 낮을수록 상기 후측 LCD 패널의 상기 블록에 표시되는 그레이 화상의 휘도 레벨을 높게 제어하는 각 픽셀마다의 제 2 그레이 화상 신호를 생성하는 단계; 및
상기 제 1 그레이 화상 신호에 기초하여, 상기 전측 LCD 패널에 표시되는 상기 RGB 화상 신호의 각 서브 픽셀의 휘도 레벨을 조정하는 단계를 포함하는 화상 표시 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 그레이 화상 데이터 생성기는 하기 식에 따라 상기 제 1 그레이 화상 신호로부터 상기 제 2 그레이 화상 신호를 생성하는 화상 표시 장치.
W1 = (Ln/BLum) * W
(W1은 상기 제 2 그레이 화상 신호,
Ln은 상기 백라이트 유닛의 상기 블록에 대해서 제어 가능한 휘도의 최대값,
BLum은 상기 블록 휘도값,
W는 상기 제 1 그레이 화상 신호)
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 RGB 화상 데이터 생성기는 하기 식에 따라 상기 제 1 그레이 화상 신호를 이용하여 상기 RGB 화상 신호로부터 조정된 RGB 화상 신호를 생성하는 화상 표시 장치.
R2 = (Ln/W) * R1
G2 = (Ln/W) * G1
B2 = (Ln/W) * B1
(R2, G2, B2는 각각 상기 조정된 RGB 화상 신호의 R, G, B 서브 픽셀의 휘도 레벨,
Ln은 상기 백라이트 유닛의 상기 블록에 대해서 제어 가능한 휘도의 최대값,
W는 상기 제 1 그레이 화상 신호,
R1, G1, B1은 각각 상기 RGB 화상 신호의 R, G, B 서브 픽셀의 휘도 레벨)